泡沫降尘新技术在粉尘防治的应用

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摘要:针对掘进工作面现在粉尘防治技术不足的情况，我矿掘进工作面引进了泡沫降尘新技术，利用掘进工作面的压力水和压风作用，为矿用泡沫降尘装置主机提供动力，制成一定比例的混合发泡，通过安装在综掘机截割头附近的喷头喷洒至尘源。现场测试结果表明:泡沫对总粉尘、呼吸性粉尘的降尘效率达到85%以上，实现了从源头上抑尘、控尘的目的，现场试验数据表明，泡沫降尘新技术在掘进工作面具有很强的应用性。

关键词:泡沫降尘技术;掘进工作面;健康安全环保;粉尘

在矿井开采煤炭过程中，掘进工作面是粉尘产生率最高的位置，因此，掘进工作面也是粉尘防治的重点。高浓度粉尘不但会对矿井作业环境造成影响，而且会对作业人员身体健康产生危害，所以在矿井采煤掘进工作面应用先进的除尘技术十分重要。泡沫降尘技术作为一种新型的先进除尘技术，相比传统的除尘技术，具有高效、耗能少、操作简单的优点，在掘进工作面应用十分必要。

1矿井概况

1．1位置与交通

新疆龟兹矿业有限公司西井位于库车县城北101km处的库车河西岸，阿艾矿区北端，行政区划隶属阿克苏地区库车县管辖。中心地理坐标为:东经83°13'00″，北纬42°14'10″，井田面积0．8828km2，东西长约2km，南北宽约0．5km，为一行四边形。东侧为南北向的独库公路(G217)，西距阿克苏市325km，与G314相接，南疆铁路经库车通往喀什，交通比较便利。

1．2煤尘爆炸性及自燃发火性

根据2017年5月27日煤科集团沈阳研究院有限公司对龟兹矿业有限公司煤矿西井A3、A2煤层的检验报告，A3煤层检测参数为:岩粉量85%，火焰长＞400mm，具有煤尘爆炸性;吸氧量为0．63cm3/g，自燃倾向性等级为Ⅱ类，属于自燃煤层。A2煤层检测参数为:岩粉量85%，火焰长＞400mm，具有煤尘爆炸性;吸氧量为0.64cm3/g，自燃倾向性等级为Ⅱ类，属于自燃煤层。

2掘进工作面产生的粉尘危害

煤矿井下掘进工作面在正常生产期间会产生大量的粉尘(煤尘/岩尘)，特别是掘进工作面综掘机滚筒割煤期间，巷道内的粉尘浓度较高。高浓度的粉尘不但对人体有很大的危害(防护不好易造成尘肺病)，而且大量的悬浮煤尘也可能会导致煤尘爆炸事故发生，极大的威胁着掘进工作面的安全生产。除此之外，粉尘浓度较高也会降低作业场所的视觉能见度，影响掘进作业安全，同时加速机械磨损和设备老化，缩短设备的使用寿命。因此，掘进工作面的粉尘防治工作直接关系到煤矿的安全生产和职工的身体健康。本项目针对掘进工作面的产尘特点，从“主动降尘、源头控尘”的理念出发，使用了高效泡沫降尘新技术，极大的降低了掘进工作面的粉尘浓度。

3泡沫降尘新技术的应用目的

3．1落实“主动降尘、源头控尘”理念

通过采用泡沫降尘新技术，从“主动降尘、源头控尘”的理念出发，实现从源头上抑尘、控尘的效果，从根源上防止粉尘产生，使掘进工作面及回风流中的粉尘浓度降低。

3．2保护人员职业健康

煤矿粉尘是煤矿五大灾害之一，不但会磨损机械设备，降低工作精度，减少机械设备的使用寿命，而且当粉尘浓度达到一定程度时会引起爆炸，造成人员伤亡、设备损坏。除此以外，粉尘对煤矿从业人员的健康危害也相当严重，比如由呼吸性粉尘引起的尘肺病，对人体机能的损害根本无法根除，因此煤矿粉尘防治工作极其重要。煤矿传统的防尘措施有喷雾洒水降尘、通风排尘等，前者对呼吸性粉尘的捕集效率比较差，而且用水量较大，对井下环境造成了一定的影响，后者排尘效果差，而且投入成本高。煤矿井下作业环境治理需要把先进的降尘技术、科学的管理方法、系统的运行模式有机融合在一起，相互关联，相互作用，形成动态的粉尘防治管理体系，即健全的HSE管理体系(健康Health、安全Safety和环境Environmental管理体系的简称)，这对于煤矿职业健康安全环保来说至关重要［1］。

3．3泡沫降尘技术的推广与应用

矿用泡沫降尘装置可以有效抑制井下粉尘，该矿用泡沫降尘装置产生的泡沫通过良好的覆盖、湿润、黏附等方式作用于粉尘，使粉尘得到全面包覆，从根本上阻止粉尘的产生及向外扩散，有效地降低采掘面上的粉尘浓度，提高抑尘效率，降低抑尘成本，改善采掘工作面环境，提高井下作业人员的工作效率，有效降低采掘一线职工尘肺病的发病率［2］。

4泡沫降尘新技术的原理

泡沫降尘新技术主要是由矿用泡沫降尘装置主机(一体化开关、添加装置、储液罐、发泡装置)、泡沫分配器、喷头支架、泡沫喷头等零部件组成。该系统所用水源为工作面施工所用的压力水，气源为工作面施工所用的压风，通过将矿用泡沫降尘装置主机(泡沫发生装置)安装于综掘机机身上，从工作面水管和风管的主管路上各引出1根Φ19mm高压胶管与泡沫降尘装置主机连接，开启压风压水后，主机会自动将风、水、水分子张力剂按一定比例混合发泡，生成的泡沫通过Φ51mm的高压胶管输送至分配器，再由分配器经Φ19mm高压胶管输送至安装在综掘机截割头附近的喷头，最后通过喷头喷洒至尘源(截割滚筒及煤墙)，从而达到截割期间抑制粉尘产生扩散的效果［3］。

5泡沫降尘新技术应用效果

该泡沫降尘新技术从“主动降尘、源头控尘”的理念出发，针对掘进工作面的产尘特点，利用水分子张力剂形成泡沫后的覆盖性和吸附性特点，喷射后泡沫的接触面积大，润湿速度快，黏附性能高，极易使粉尘润湿，增加了与尘粒的碰撞概率，能够形成密集的泡沫体，快速包裹尘源［4］。在综掘机割煤期间，对综掘机截割滚筒及煤墙等尘源部位喷射泡沫，进行有效包裹，极大的减少了截割期间产生的粉尘，从根本上抑制了粉尘向外界扩散，实现了从源头上抑尘、控尘的效果。泡沫降尘新技术使用的水分子张力剂采用绿色环保材料配制而成，产生的泡沫在正常环境下可降解，不会对原煤产生污染，而且泡沫降尘用水量仅为传统喷雾用水量的四分之一，节约了矿井水资源，减少了工作面排水压力;且该装置的喷头角度及喷射器角度均可进行调整，保证喷射后能够有效覆盖尘源。现场使用前及使用后的粉尘浓度测定结果显示，降尘效率达到85%以上，降尘效果很好，提高了掘进工作面的粉尘防治水平。掘进工作面生产期间，使用矿用泡沫降尘装置前后，总粉尘、呼吸性粉尘浓度对比如表1所示。根据实际应用数据分析得出:①通过泡沫降尘新技术的应用，有效改善了掘进工作面的作业环境，提高了掘进工作面迎头的视线能见度，增加了生产作业期间的安全系数，确保了掘进工作面的安全生产。②通过泡沫降尘新技术的应用，减少了粉尘对作业人员的危害，保护了掘进工作面及回风流中作业人员的身体健康，为职业病防治提供了更好的技术保障。③通过泡沫降尘新技术的应用，降低了煤尘对机械设备的影响，延长了设备的使用寿命，减少了机械设备维修保养的资金投入，具有很好的推广性和应用性。

6结语

通过分析掘进工作面产尘机理以及传统粉尘防治技术的不足，进一步明确了粉尘防治的关键点，就是从“主动降尘、源头控尘”的理念出发，变被动为主动，从源头治理。通过引进泡沫降尘新技术，实现这一关键点的粉尘治理。通过观察泡沫降尘新技术的现场应用效果，降尘效率达到85%以上，降尘效果很好，提高了掘进工作面的粉尘防治水平，更进一步印证了泡沫降尘新技术的实用性和可推广性，为矿井掘进工作面的安全高效生产提供了更可靠的保障。

参考文献:

［1］陆新晓，王德明，任万兴，等．泡沫降尘技术在掘进工作面的研究与应用［J］．矿业安全与环保，2012，39(01):27－29+6．

［2］付航航，耶毅刚，翼晓飞．泡沫降尘技术在胡家河煤矿的应用［J］．陕西煤炭，2015，34(01):111－113．

［3］刘建安．掘进机内喷泡沬降尘关键技术试验研究［D］．中国矿业大学，2015．

［4］王庆国．煤矿综掘工作面泡沫—水雾一体化降尘技术及应用研究［D］．中国矿业大学，2018．

作者：鲍向东 单位：河南能源新疆龟兹矿业有限公司